真空集热管-宝丰.doc

全玻璃真空太阳集热管-宝丰真空管结构、原理全玻璃真空太阳能集热管的结构和工作原理：全玻璃真空太阳能集热管由内、外两根同心圆玻璃管构成，具有高吸收率和低发射率的选择性吸收腊沉积在内管外表面上构成吸热体，内外管夹层之间抽成高真空，其形状像一个细长的暖水瓶胆，如图下图所示。它采用单端开口，将内、外管口予以环形熔封；另一端是密闭半球开有圆头，由弹簧卡支撑，可以自由伸缩，以缓冲内外管热胀冷缩引起的应力。弹簧卡上装有消气剂，当它蒸散后能吸收真空运行时产生的气体，保持管内真空度。 其工作原理是太阳能透过外玻璃照射到内管外表面吸热体上转换为热能，然后加热内玻璃管内的传热流体，由于夹层之间被抽真空，有效降低了向周围环境散失的热损失，使集热效率得以提高。 全玻璃真空太阳能集热管的产品质量与选用的玻璃材料、真空性能和选择性吸收膜有重要关系。 真空管材料、要求玻璃： 国家标准 全玻璃真空太阳集热管（GB/T 17049-2005）规定：生产制造全玻璃真空集热管的玻璃材料应采用硼硅玻璃3.3。该材料具有很好的透光性能，玻璃中的氧化铁含量为0.5%以下；热稳定性能好、热膨胀系数低，为3.3106/;耐热冲击性能好、耐热温差大于200；有较高的机械强度，有较好的抗化学侵蚀性并适合于加工。 真空度：确保真空集热管的真空度是提高产品质量，保证产品使用年限的重要指标，根据国家标准规定，集热管的真空度应小于或等于5102Pa. 要使集热管内长期保持较高的真空度，在排气台排气时，必须对玻璃真空集热管进行较高温度与较长时间的保温烘烤，以消除管内水蒸气及其他气体，此外，在真空集热管内还放置了蒸散吸气剂，它蒸散在抽真空封口一端的管壳内表面上，像镜面一样，能在运行时吸收集热管内释放出的微量气体，以确管内真空度的保持。一旦银白色的镜面消失，就说明该真空集热管的真空度受到损坏，管子也就报废了。 选择性吸收涂层：采用光谱选择性吸收膜作为光热转换材料是真空集热管的又一重要特点。对于真空集热管的选择性吸收膜需要考虑两个特殊要求：一是真空性能；二是耐温性能。工作时要求不影响管内真空度，其他性能指标也不能下降。 真空集热管选择性吸收膜需使用专门设备进行制作，我国真空集热客管选择性吸收膜绝大多数采用磁控溅射工艺。例如，铝-氮-铝选择性吸收膜，它的太阳辐射吸收比大于0.93红外发射比约0.06；而国家标准0.86，0.08。 真空管参数对比全玻璃真空太阳能集热管的规格与性能参数 国内外真空集热管的内外直径、厚度和长度有所差别，见下表： 全玻璃真空太阳集热管尺寸对比 生产地内径/mm外径/mm壁厚/mm长度/mm美国0-1公司425121200，1800日本30381.51500澳大利亚22301.4140030381.41400中国37471.61200，1500，180047581.81500，1800，2100国标全玻璃真空太阳集热管 （GB/T 17049-2005）规定了对全玻璃真空太阳集热管的技术要求。 材料应采用硼硅玻璃3.3。 空晒性能参数y 175m2 ./KW (当太阳辐照度 G800W/,环境温度 ta在830之间)。 闷晒至水温增加35所需的太阳爆辐量3.8MJ/m2(G800W/,环境温度ta为830)。 平均热损系数UCT0.9W/()。 真空夹层内气体压强 p510-2Pa. 耐热冲击应能承受25以下冷水与90以上热水交替反复冲击三遍而不损坏。 耐热需求应能承受0.6MPa的压力。 抗冰雹要求应在径向尺寸不大于25mm的冰雹袭击下无损坏。热管式太阳能真空管集热器有优势热管式真空管太阳能集热器具有集热效率高、得热量大、输出温度高、承压运行快、结构强度高、抗冻性强等特点，安装维护方便，使用寿中无漏水隐患，易实现和建筑结合，具备较长的使用寿命，可广泛应用于各种规模和用途的太阳能集热系统中。 热管式真空管太阳能集热器具有集热效率高、得热量大、输出温度高、承压运行快、结构强度高、抗冻性强等特点，安装维护方便，使用寿中无漏水隐患，易实现和建筑结合，具备较长的使用寿命，可广泛应用于各种规模和用途的太阳能集热系统中。 集中式太阳能热水系统 热管式真空管太阳能集热器数量根据热水需求量可任意组合，安装位置灵活，承压运行，系统阻力小，集热系统容水量小，热水系统的运行通过太阳能控制器自动进行控制，可直接对热水加热，也利用防冻液循环，通过换热器间接加热热水，适用于各种集中热水供应及泳池加热系统。 图1为常见的热管式真空管热水系统示意图。该系统中热水箱可以采用闭式承压水箱，辅助加热设备可采用外置式电加热炉或锅炉、热泵等加热设备。采用开式热水箱的系统，可设计为定温出水加热方式，以节约太阳能循环泵的能源消耗。 分体式太阳能热水系统 图2为热管式真空管分体式太阳能热水系统示意图，一般采用承压换热水箱，水箱安装于卫生间或预留的水箱间内，热管式真空管集热器安装于屋面或室外空地，集热系统循环工质采用防冻液或软化水，由循环泵强制循环，通过水箱内置换热器加热水箱内热水。 太阳能开水加热系统 目前，一些需要大量开水供应的学校、工厂、机关单位以及公共场所等都采用太阳能集热器系统为开水加热设备预热或直接供应开水，热管式真空管集热器用于开水加热系统中，可以大大提高开水加热的速度和产量，减少运行管理及维护工作量。 图3为太阳能开水系统示意图。开水储水箱由开水箱和温水箱两部分组成，冷水经设于温水箱内的浮动盘管换热器进入太阳能集热器，集热器定温输出开水至开水箱，开水箱内的辅助电加热器启动进行补充加热。开水箱满水后溢流入温水箱，通过换热器预热进入集热器的冷水，缩短开水加热时间，同时高温开水降温至适宜的温度，方便饮用。本系统同时提供高低两种温度的饮用开水，满足用户的不同需求，避免了开水冷却过程中的热量损失，具有非常好的节能效果。 原油加热 石油生产中，凝点高、粘度大的原油在储运过程中必须进行加热与保温，以保持原油的良好流动性，石油生产中一般直接利用电能对原油储运系统进行加热，能耗大，成本高，能用太阳能部分替代常规能源来加热储运原油可以减少大量的能源消耗,在节能降耗及绿色环保方面具有重要的意义。热管式真空管集热器全封闭承压运行，高效可靠，环境适应性强，维护工作量小，非常适合用于野外油田原油加热系统之中。 图4为储油罐太阳能加热系统示意图。太阳能集热系统向储热水箱内蓄热，储油罐内设置盘管换热器，控制系统根据油罐内温度情况启动加热循环泵，利用储热水箱内的热水加热原油。本系统可实现全天候太阳能加热。 太阳能空调制冷及采暖 夏季是太阳能资源最丰富的季节，太阳能辐射量越大，气温越高，集热效率也越高，此时空调系统的冷量需求也越大，所以太阳能空调制冷系统可行性很强，目前已有许多应用实例。热管式真空管集热器承压运行，在夏季，输出100以上的热水时仍可保持较高的集热效率，可以直接驱动以90左右热水驱动的温水型溴化锂吸收式制冷机为建筑物供冷，冬季可以输出50以上的热水为建筑采暖系统供热。 近年来各地都在大力推广太阳能采暖应用，但因冬季室外气温低、太阳辐照弱、日照时间短，以全玻璃真空管集热器为主的太阳能集热设备集热效果不尽人意，为提高得热量，一般需要加大太阳能集热器的面积，而在非采暖季，大量的集热器处于闲置状态，需要进行遮盖处理。热管式真空管集热器效率高、传热快、不怕冻的优势在冬季可以得以充分发挥，是太阳能采暖系统比较理想的选择。采用热管式真空管集热器采暖，可以减少集热系统的安装面积和大量的维护工作。如果与太阳能制冷系统相结合，冬季采暖，夏季空调，太阳能集热系统可以得到充分的利用。 太阳能海水淡化 热管式真空管太阳能集热器高温工况下具备较高的集热效率，可作为太阳能海水淡化系统的加热设备。图5为某单位研发的采用蒸馏法淡化海水的多级折皱冷凝面式太阳能海水淡化装置示意图。 本装置由太阳能集热器、储热水箱、具有折皱底面的水盘、淡水收集槽、连通管、热水及淡水输出阀等依次连接组成。其中太阳能集热器采用热管式真空管集热器，储热水箱上部叠置多级具有折皱底面的水盘，各水盘通过连通管连接，各水盘的背部设置淡水收集槽用于收集淡水。太阳能集热器收集太阳光加热储热水箱中的原水，产生蒸